автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.01, диссертация на тему:Улучшение условий и охрана труда операторов путем совершенствования виброакустических параметров мобильных хлопковых машинно-тракторных агрегатов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СУЛАЙМАНОВ Сукнатулла

УЛУЧШЕНИЕ УСЛОВИЙ И ОХРАНА ТРУДА ОПЕРАТОРОВ ПУТЕМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВЙБРОАКУСТИЧЁСКЙХ ПАРАМЕТРОВ МОБИЛЬНЫХ ХЛОПКОВЫХ МАШИННО-ТРАКТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

Специальность 05.26*01 - охрана труда и пожарнап бввопаонооть

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой-степени доктора технических наук

Санкт-Петербург - Пушкин 1992

?

к/

/

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном аграрном университете.

Научный консультант

Официальные оппоненты]

Ведущая организация»

доктор технических наук, профессор ШКРАЕАК В.О.

доктор технических наук, профессор ИВАНОВ Н.И.,

член-корреспондент Узбекской академии сельскохозяйственных наук, доктор технических наук, профессор МЯТЧАНОВ Р.Д.,

доктор Технических наук, профессор СУХАНОВ Н.Л.

Всесоюзный научно-исследовательский институт охраны труда (ВНИИОТ, г.Орел)

Защита диссертации оостоится в 14 ч.50м.20 марта 1992 г. на еаседании специализированного совета Д 120.37,07 ло защите диссертации на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном аграрном университете по адресу! 1В9620, Санкт-Петербург - Душкин, Академический проспект, д.£3, вуд^Ю,

С диссертацией мояно оонакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского Государственного аграрного университета.

Автореферат разослан февраля 1992 года.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук

/

«.д.КОСОУХОВ

ОЕО'ДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблем. Технология производства хлопка-йй^ ца в настоящее время характеризуется высокой оснащенностью сельскохозяйственной техники, позволяющей выполнять все основные операции возделывания, уборки урожая и транспортировки хлопка-сырца без применения ручного труда. Во всех технологиях преобладает механизированный труд. В настоящее время 6Б% операций технологии производства хлопка выполняется механизированным способом.

Повышенная концентрация различных МТА с высокой единичной мощностью базовых тракторов для выполнения технологических операций высвободила человека-производителя от тяжелого ручного труда, повысилась производительнооть его труда4

Однако повышенная концентрация технологий различными МТА привела к появлению опасных и вредных факторов, отрица- . тельно влияющих на человека, и в первую очередь в значительной степени возросла шумовая и вибрационная нагружвнность рабочих мест операторов хлопковых МТА. На всех хлопковых МТА уровень шума в нормируемом диапазоне частот1 на 7-26 дВ превышают предельно допустимые значения ГОСТ. Повышенный уровень шума отрицательно влияет на здоровье операторов, увеличивает утомляемость й приводит к снижению производительности труда. Смещение порога слышимости операторов хлопковых МТА со стажем работы болев 10 лет составляет 20-25 дБ. Удельный вес болезней нервной и сердечно-сосудистой систем работающих в хлопководстве в пять раз больше удельного веса других заболеваний, что обусловлено вредным воздействием повышенного уровня шума хлопковых МТА,

Теоретические аспекты виброшумозащиты операторов хлопковых МТА недостаточно исследовав» Отсутствует системность подхода к решению проблемы создания шумобеэопасных хлопковых МТА, которые являются новым классом Машин 8 области борьбы с шумом в машиностроении. Не изучены взаимосвязи виброшумовых характеристик хлопковых маи^н с их конструктивными, эксплуатационными и технологическими параметрами.

В связи с этим восполнить пробел в этой области знаний и тем самым обеспечить улучшение условий и охраны труда операторов снижением виброшумонагруженности рабочих мест . хлопковых МТА является актуальной научной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Цель работы - улучшение условий труда операторов хлопковых МТА повышением акустической безопасности рабочих мест и технологических операций путем разработки и внедрения комплекса научно обоснованных технических решений по снижению виброакустической активности источников и уровня шума на рабочем месте операторов на основании создания акустических моделей, установления критерия акустического проектирования и теоретического описания процессов формирования шума в Ьслопкавнх машинах,

Обтокт исследования. Шумовые характеристики технологий производства хлопка-сырца и мобильных хлопковых МТА для выполнения посевных, пропашных, уборочных, транспортных операций и агроприемов по борьбе с болезнями и вредителями хлоп-латника! процессы шумообразаваиия в основных источниках и причины их повышенной виброакустичеокой активности,

Научная новизна. Разработаны обобщенные акустические модели хлопковых МТА, динамико-акустичеокие модели основных источников, критерии акустического проектирования виброэа-üJhTüiix систем, определяющие вакономарнооти формирования звуковых полей, прогнозирования виброакустичвской активности и взаимосвязи ее с конструктивными и динамическими параметрами составных Частей машн.

Составлены акустячоокио схемы раочата исследуемых машин и получены математические модели распространения воздушного шума о учетом особенностей компоновочной схемы МТА, определены граничные частоты выполнимости акустических расчетов.

Практическая нэнноот^ состой? в том, что на основании проведенных теоретических и онспериментальных исследований разработаны научно обоснованные технические решения по снижению шума в источника его возникновения и на пути распространения» обеспечивающие выполнение требований ГОСТ по юу-мозащите.

Предложен комплекс технических орбдств по созданию шу-мобеаопасНых хлопковых UTA и их составных частей, в 7.4. шуме виброзадитная кабина, ввукбиаояирующий капо*, Новая компоновка базоваого трактора, шпиндель и Привод шпинделей хлопкоуборочной машины, выпускной коллектор двигателя. Новизна и оригинальность предложен»« технических средств защищены 8 .авторскими свидетельствами.

Разработай* установки для выявления источников шума 2

хлопковых HTA и способ измерения воздушной и структурной составляющей шума в кабине трактора и хлопкового МТА,обеспечивающие точность определения шумовых характеристик и каналов распространения шума источников.

Реализация результатов. Результаты исследований позвог лили разработать комплекс шумозал^итных средств по снижению шума на рабочем месте операторов хлопковых МТА путем модер- . низадии последних на стадии проектирования и составления. Разработанный комплекс шумозащитных средств внедрен в Ташкентском заводе "Таисельмаш" и производственном объединении "ТТЗ". Теоретические и экспериментальные материалы диссертации используются в курсах лекций и лабораторно-практичес-ких занятий по эксплуатации магаинно-тракторного парка и охраны труда в Ташкентском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 7 всесоюзных и 20 республиканских» региональных и других конференциях, отраслевых семинарах, научно-технических советах, в т.ч. на Всесоюзных конференциях и семинарах в гг.Челябинске (1980 г.), Ленинграда (1984, 1985,1989» 1990, 1991 гг.), Орле (1978-1986 гг.), конференциях ЛГАУ (Ленинград, 1909-92 гг.), ТИШМСХ (Ташкент, 19801990 гг.), научно-технических советах ГСКБ «о машинам для хлопководства и ПО "ТТЗ" (Ташкент, 1980,.1989 гг.).

Публикация результатов. Основные положения диссертации опубликованы в 54 работах, в т.ч. 40 печати«. Получено 8 авторских свидетельств на изобретения, из. них 3 внедрено в производство.

Структура и объем. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, библиографии и приложений.

Работа изложена на 428 страницах машинописного текста, включая 100 рисунков, 25 таблиц, 271 наименование литературных источников и 4 приложения.

I. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные исследования шума хлопковых МТА, начатые сравнительно недавно (в начале 70-х годов), имели своей целью сценку условий труда операторов по уровню виброакустических характеристик рабочих мест.

Вопросам изучения шумов, вибраций и низкочастотных колебаний хлопковых МТЛ с целью снижения их вредного влияния на операторов попвящени работа Ф.К.Дадабаева, А.И.Корсуна, Л.А.Майорова. Исследованию технологических процессов, кинематических и динамических условий работы, колебаний специальных рабочих органов посвящены фундаментальные работы М.В. Сабликова, Х.Х.Усманходжаева, М.И.Ландсмана, А.Д.Глущенко, Д.М.Шполянского, Х.Т.Туранова, Р.Д.Матчанова, У.Х.Мансуро-' ва и др.

Уровень теоретического подхода к проблеме снижения шума хлопковых машин предопределяется современным состоянием знаний в технической акустике и акустической динамике машин.

Вопросы борьбы с шумом и вибрацией автомобилей, тракто-. ров и сельскохозяйственных машин рассмотрены в работах В.Е. Вольского, М.А.Разумовского, Л.П.БарастоЕа, В.М.Власенко, М.А.Трахтенбройта и др.

В настоящее время накоплен большой опыт по ослаблению воздушного шума способами звукоизоляции и эвуко-вибропогло-^цения. Разработаны основы теории способов расчета ожидаемого уровня шумов. Получены практические результаты и разработаны многочисленные технические средства применительно к строительным сооружениям, судам, самолетам,' путевым, строительным, Светильным, полиграфическим машинам. Здесь необходимо отметить работы С,П.Алексеева, В.И.Заборова, С.Д.Ковригина, Г.Л.Осипова, Е.Я.Юдина, М.С.Седова, И.И.Клкжина, С.А. Никифорова, В,Т.Ляпунова, А.Г.Мунина, В.Д.Тартаковского, Н. И.Иванова, И.И.Боголепова, Л.Ф.Лагунова и др.

Результаты изучения широкого спектра теоретических работ по технической акустике и прикладных разработок по созданию различных машин, механизмов, вращающихся узлов, опЬр и несущих элементов конструкции машин (стационарных и мобильных1) в малошумном исполнении показали, что они создают предпосылки для разработки основных Положений снижения шума источников хлопковых машин с цельй обеспечения теоретической базы для решения проблемы улучшения условий труда операторов.

На основании выполненного анализа достояния проблемы и, исходя из поставленной Цели, сформулированы следующие задачи исследования:

Т. Теоретическое описание динамйко-акустических моделей прогнозирования виброакустической активности источников,кри-4

терпя акустического проектирования и процессов формирования шума на рабочем месте оператора.

2. Оценка виброакустического состояния технологий производства хлопка-сырца, хлопковых МТА, шумовых характеристик источников и разработка требований к повышению акустической безопасности условий труда операторов.

3. Разработка технических средств идентификации источников шума, методов определения и измерения шумовых характеристик.

4. Экспериментально установить закономерности формирования шума на рабочем месте, причин повышенной виброакустической активности источников шума, взаимосвязь динамических и акустических параметров и проверить достоверность теоретических предпосылок.

5. Разработка, реализация и оценка технико-, социально экономической эффективности комплекса технических решений, направленных на улучшение условий труда операторов повышением степени акустической безопасности рабочих мест.

2. ОЦЕНКА ВИБРОАКУСТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННЫХ ОПЕРАЦИЙ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ХЛОПКА-СЫРЦА, ИССЛЕДОВАНИЕ ЮТОВ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ХЛОПКОВЫХ МТА

Результаты широкомасштабных экспериментальных исследований показали, что современные и перспективные технологии . производства хлопка-сырца являются иумонагруженннми, уровень звука основных механизированных операций (посев, культивация, химическая защита растений, уборка хлопка-сырца, очистка по-лей1 достигает до 87-103 дБ(А)$ превышение предельно допустимого уровня составляет 7-23 дБ(А1{ источники шумов - мобильные МТА. Шумы МТА постоянные и широкополосные, акустическая энергия сосредоточена в диапазоне частот 250-4000 Гц и, с точки зрения субъективного восприятия» отличаются высокой раздражительностью. Хлопковые МТА по виброакустическим характеристикам делятся на 4 клаоса. Рабочие места всех МТА не соответствуют требованиям ГОСТ.

Шумовые характеристики идентичных хлопковых МТА имеют разброс; определены числовые характеристики случайных величин: разброс составляет 3-22 дБ й завйСит от частоты. Вели-

5

чини шумовых характеристик распределены по нормальному закону, модуль максимального расхождения между теоретическими и эмпирическими частотами доверительного объема выборки не выходит за пределы критерия согласия Колмогорова. Проведен статистический анализ шумовых характеристик всех хлопковых СТА и подучен необходимый объем выборки исследуемых машин для определения шумовых характеристик рабочих мест операторов и источников с заданной доверительной вероятностью.

Акустические характеристики базовых тракторов хлопковых МТА су эственно изменяются в зависимости от режима работы: при полной загрузке уровень звука увеличивается на 2 дВ(А); удвоение частоты вращения двигателя приводит н росту шума на II-I2 дБ(А); изменения скорости движения от 1,06 м/с .(на второй передаче) до 2,22 м/с (на пятой передаче) повышает уровень овука на 7 дВ(А^ j уровни звукового давления уве- личиваются в диапазонах частот 250-8000 Гц и на основных частотах механических систем (чаотота вращения двигателя, зуб. цовые частоты трансмиасии\ Получена (эмпирическая зависимость уровня овука (на примере уборочных МТА1* от технико-эксплуатационных показателей MTAt увеличение производительности на I га/ч приводит к повышению уровня звука на рабочем месте на В дВ(Д^ Комбинирование Технологической схемы МТА с активными рабочими органами увеличивает уровень звука на 2-4 'дБ(А'|. Техническое состояние и условия зксплуатации МТА существенно влияют на уровень шума! после выработки 280 мото-часов уровень явукового давления в полосах частот 634000 Гц возрастает примерно 4 дБ, при отсутствии смазки шум опор качения повышается и полосах частот 500-8000 Гц на 35 др.

Основными источниками шума На хлопковых МТА являются базовые тракторы (двигатель, трансмиссии и выхлоп двигателя) и активные рабочие органы, составные части МТА (уборочные аппараты, редукторы^ приводные механизмы^ И рабочие (технологические) процессы исоледуемых машин. Уровни звуковых мощностей источников хлопковых МТА превосходят и равны уровням звуковых мощностей источников базовых тракторов. Основная часть акустической энергии источников шума хлопковых МТА сосредоточена в диапазоне частот I2J-4000 Гц. Все источники шума являются направленными излучателями, показатели направленности которых зависят от частоты. Спектр уровней звуковых 6

мощностей имеет широкополосный характер} максимальные значения спектра связаны с механическими частотами основных источников. Показатель направленности шума источников зависит от режима работы (редукторов и коробки передач'1 и от компоновочной схемы МТА. Шумы рабочего процесса хлопковых МТА являются новым классом источников шума машин и уровень звуковой мощности шума рабочего процесса превосходит уровни звуковых мощностей остальных источников.

Объединенные спектры суммарного шума имеют три характерные зоны: суммарный шум формируется источниками шума базового трактора; суммарный шум формируется источниками базового трактора и навесной или вмонтированной машины; суммарный шум формируется источниками шума навесной или вмонтированной машины. Основными источниками шума на рабочем месте операторов у базовых тракторов являются двигатель и трансмиссия» а у навесной или вмонтированной хлопковых машин уборочные аппараты, пневмотранспортеры» очистители, привод механизмов, редукторы, шестеренные передачи, карданные валы, ременные передачи, рабочие органы и технологические процессы. Эффективность шумозащитного комплекса хлопковых МТА должна формироваться с учетом характерных зон объединенных спектрограмм исследуемых машин.

Звуковые поля хлопковых МТА и их базовых тракторов оп; з-делятотся компоновочной схемой последних; Различные элементы конструкции (кабины, диски ведущих колес, резервуары, бункера, кожухи, ограждения и т.д.1» размеры которых соизмеримы с размерами звуковых волн излучателей и самих излучателей, существенно влияют на характер звукового поля на рабочем месте и вокруг источников. Интенсивность звуковых полей хлопковых МТА неравномерна. Навесная или вмонтированная машина . с ее составными частями изменяет характер звукового поля базового трактора. Хлопковые МТА разработаны без учета взаимосвязей характер-я и природы звуковых полей источников и конструктивных параметров компоновочных схем исследуемых машин.

Результаты оценки виброакустического состояния хлопковых МТА позволили сформулировать вывод о том, что требуемая эффективность систем шумовиброзациты хлопковых МТА для обеспечения акустически безопасных условий труда операторов должна определяться с учетом статистических Параметров акустических сигналов источников, влияния технико-эксплуатационных

7

показателей и с учетом технического состояния МТА. В связи с этим эффективность систем шумовиброзациты должна удовлетворять условию;

мое снижение шума, дБ; /,. - средний уровень звукового давления на рабочем месте оператора МТА, дБ;

- разброо или величина допуска акустического сигнала для данного типа МТА, дБ}

- величина, учитывающая технико-эксплуатационный режим работы МТА, дБ}

- величина изменения уровня шума в зависимости от технического состояния данного типа МТА, дБ; предельно допустимый уровень звукового давлзния.д!

I- индекс октавной полосы нормируемого диапазона частот«

Учитывая особенности системы машин для механизации хлопководства, на основании проведенных исследований по оценке виброакустического состояния источников акустической энергии и звуковых полей Хлопковых МТА в качестве критерия малошум-ности Принято соотношение уровной авуковых давлений на рабочем Месте источников шума базового трактора и МТА:

где ¿.¿Гр - уровень звукового давления На рабочем месте трактора, дБ} М ~ УРовень евукового давления после навески МТА

на трактор, дБ» I - индекс октавной полосы» В случае Использования базовых тракторов, на рабочих местах у которых уровень звукового давления превышает установленные нормы, необходимо ввести критерии малошумности, учитывающие соотношение Уровней звуковых давлений на рабочем месте источников шума баэовЬГо трактора, МТА и требуемое снижение шума:

(21

10

■°>/ I, Ш Цгр'Ц[1Н[]. < 3)

¿л м ¿/ММ

Требуемая эффективность систем шумовиброзащиты хлопковых МТА определена по критерии малошумности с учетом их техниче-

м

ской реализуемости, влияния'технико-эксплуатационные показатели машины и экономической целесообразности. Это потребовало в ряде случаев, как это показано в работе, выполнения много-критериальной оптимизации параметров систем шумовиброзащиты МТА и его источников по дополнительно введенным для этих случаев требований путем разработки адекватных динамико-виброакустических моделей основных источников повышенной виброакустической активности. На их основе изучены причины возникновения шума в источниках для целенаправленного формирования конструктивных, эксплуатационных показателей рабочих органов и механизмов с учетом влияния их на виброшумовую активность последних.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ ЗВУКОВЫХ ПОЛЕЙ ХЛОПКОВЫХ МТА И ВЗАИМОСВЯЗИ ВИЗРОШСГЛЧЕСКОП АКТИВНОСТИ ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ С ИХ КОНСТРУКТИВНЫМИ И ДИНАМИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Обобщенная блочная акустическая модель хлопкового МТА приведена на рис.1. Рассматриваемая акустическая модель хлопкового МТА представляет собой сиСтему, состоящую из источников воздушного шума и звуковой вибрации (одновременно'*, вторичных источников шума (отражаящие и вибрирующие поверхности \ а также из двух каналов или трактов, передающих акустическую энергию от источников к рабочему месту оператора. Источник воздушного шума с интенсивностью акустической энергии одновременно участвует в формировании звукового поля на рабочем месте и звукового поля вторичного излучателя шума.

Вторичные излучатели шума с акустической энергией интенсивностью 02 , в основном являются пассивными источниками и их интенсивность Зц теснейшим образом связана с источником воздушного шума и звуковой вибрации. Интенсивность Од

>2, -(¿Ш, к, 1 является сложной функцией, оп-

ределяемая интенсивностью воздушного шума , Эз , звуковой вибрации дг, , координатами X, У, £ вторичного излучателя относительно 0, , , ^ и рабочего места, площадью Б , коэффициентами звукового поглощения Ы. и потерь £ ■ и массой Ш . Передаточные функции /у (3,,5,и ^ (-Та»^ , 17 {,41, к.) взаимосвязаны между собой через динами-

9

Г, ¡'1 1

чГ

А* 4 аГ,

3.

< 2 3

Рис.1, Обобщенная блочная акустическая модель хлопкового МТА| I - источники (генераторы 1 акустической энергии | 2 - шумовибропоглощапщие и шу-мовиброизолирующие средства; 3 - рабочее место или расчетная точка кайины.

ческие, конструктивные и геометрические параметры различных элементов системы акустической модели МТА. Акустическая энергия источников воздушного шума проникает в

рабочее место, проходя Через различные элементы шумозащиты, обладающие звукопоглощающим и звукоизоляционным эффектами. Энергия звуковой вибрации О4 | которая распространяется по рамам МТА и трактора, проходит через различные элементы конструкции и передается в рабочее место. Установлено, что уровень структурной составляющей шума на рабочем месте хлопковых МТА на 10-20 дБ ниже уровня воздушной составляющей шума во всем нормируемом диапазоне частот, т.к, источники шу-мЪ. являются Навесными, прицепными или вмонтированными в отдельную раму и соединяются с остовом трактора с помощью многочисленных шарнирных и рычажных Навесных систем, создающих высокую эффективность виброизоляции. Поэтому в формировании звукового поля на рабочем месте хлопкового МТА в основном участвуют акустические энергии источников воздушного шума 3- , и вторичных излучателей Зд . Если учесть, что акустическая энергия является производной от энергии 10

^t) ^зi З4, то основная роль в формировании звукового поля принадлежит источникам воздушного шума И 3j .

Анализ обобщенной блочной акустической модели хлопкового UTA показал, что определяющим в формировании звукового поля является шумовая энергия, сосредоточенная в источнике.

Оценка эффективности капотов, кожухов, ограждения и шу-мовиброзпщитной кабины по снижению шума источников и раэра- . ботка высокоэффективных средств звуко-виброизоляции и эвуко-вибропоглощения в свою очередь связаны с разрешением ряда вопросов: расчет звуковых полей источников с учетом их конструктивных особенностей и шумовых характеристик; разработка и выбор математических моделей и составление акустических схем расчета; определение и уточнение границ применения разработанных моделей и схем расчета; обоснование принятых допущений и их экспериментальная проверка. Эти вопросы рассмотрены на основе главных положений статистической и геометрической теории акустики с учетом конструктивных особенностей хлопковых МТА.

Расчет интенсивности звукового поля без учета взаимодействия между источниками звука приводит к большим погрешностям. Енполнимость и точность расчетов в данном случае будет определяться размером расстояния между источниками Звука; на основании теории акустики установлено, что два источника не взаимодействуют, когда расстояние между Ними превышает d>X/2 (где А - длина звуковой волны, м*.

В расчетах звуковых полей источников по компоновочным схемам реальных хлопковых МТА не всегда выполняется это условие, поэтому в низких частотных октавных полосах (20-250 Гц11 введены поправки. Величины поправок определены экспериментальным путем.

Условие диффузности или квазИдиффузности является главным условием энергетической теории акустики. В акустических расчетах диффузность звукового поля определяется значением граничной частоты диффузного или квазидиффузного звукового поля fguqo • Она зависит от геометрических размеров и конструктивных особенностей капота или кабины исследуемых машин. С учетом ряда допущений предложена формула для определения средней граничной частоты квазидиффузного поля для капотов и кабины хлопковых 'ITA:

/guv =С(0,ВЗЗГ' + 0,593/S^ + 0,353^ \ Гц C4"V

Где (7 - скорость звука в воздухе, Q = 344 м/с;

Lxfaiy-tiсуммарный геометрический размер объема, м;

S - общая площадь5 поверхностей, ограничивающих замкнутый объем, м2;

V - приведенный объем, м3.

Граничная частота кваэидиффузного поля для различных ка, потов и кабины хлопковых МТА, определенная формулой (4>, находится в диапазоне частот октавных полос 125 и 250 Гц. Все акустические расчеты звуковых полей исследуемых машин дают удовлетворительные результаты на частотах выше 125 Гц, Экспериментальная проверка фактических значений уровня шума на рабочем месте операторов хлопковых МТА проводилась с уче-'том граничной частоты диффузного поля в замкнутых объемах. В расчетные формулы звуковых полей, которые получены с допущением о дйффузности ввукового поля в объемах, введены поправочные коэффициенты, определяемые экспериментальным путем для различных вариантов компоновочных схем хлопковых МТА.

На основании принципа Гюйгенса и с учетом известных выражений теории акустики, показывающих взаимосвязь-между энергетическими характеристиками ввукового поля в неограниченном пространстве, предпокена упрощенная модель звукового поля излучателей хлопковых МТА.

Экспериментальные исследования звукового поля хлопковых МТА показали, что при работе базового трактора с различными хлопковыми машинами (навесными, полунавесными и прицепными1 звуковые поля его источников и характер звукового поля (суммарного от всех источников МТА) вокруг рабочего места или кабины существенно меняются.

Взаимодействие акустических Полей различных источников с телами конечных размеров хлопковых МТА должно быть оценено на стадии проектирования или Компоновки МТА и эффективность систем иумозащиты и требуемое снижение шума в источнике его возникновения необходимо определять с учетом характера изменения звукового поля источников вокруг рабочего места или в расчетной точке. В связи с этим рассмотрены акустические модели формирования звуковых полей различных источников хлопковых МТА вокруг рабоЧегсоместа, Анализом компоновочных схем иссл дуемых хлопковых машин установлено, что компоновочные схемы хлопковых МТА имеют следующие особенности: отражающие поверхности расположены вокруг рабочего места (кабины), и

12

они по размерам равны или в два-три раза больше ширины и длины кабины, а высота покрывает 2/3 части высоты кабины; нижняя граница отражающих поверхностей проходит'по уровню высоты расположения продольных брусьев базового трактора, что на 0,5 м ниже поверхности пола кабины; расстояния между отражающими поверхностями и ограждениями кабины 0,15-2 м в зависимости от типа хлопкового МТА; источники (излучатели1 шума расположены в свободном пространстве (подвешенный на шарнирах уборочный аппарат) на достаточно большом расстоянии от рабочего места или от кабины, между параллельно установленными отражающими поверхностями (резервуаров, дисков ведущих колес трактора^, на плоской отражающей поверхности опорной плиты, на стыке двух: поверхностей (опорной плиты и стенки бункера или прицепа), под дном бункера (хлопка-сырца, семян и удобрений'} во всех вышеперечисленных вариантах, источники (излучатели 1 шума, излучающей стороной, свободной (открытой'» от отражающих поверхностей, обращены к ограждениям кабины (полу, боковым или задней) или к рабочему месту; все отражающие поверхности являются металлическими и имеют малые значения коэффициента звукопоглощения (в пределах 0,01-0,02); по форме поверхности,отражающие элементы компоновочных схем хлопковых МТА выпукло-плоские, вогнуто-плоские, вогнутые, выпуклые и плоские; они имеют конфигурации круглые; трех-четырех-, многоугольные и их поверхности установлены параллельно, перпендикулярно и под различным углом относительно главных осей источников,

С учетом перечисленных особенностей различных хлопковых МТА и их элементов конструкции составлен^ акустические расчетные схемы (наиболее характерные и .общие для всех типов исследуемых машин) формирования звуковых полей источников (излучателей^ в расчетной точке» которые приведены в работе.

Нк основании принятой1 расчетной' вгодели- звукового поля и акустических схем хлопковых МТА получены формулы расчета интенсивности звукового поля в- расчетной1 точке или в кабине: дл» МТА без кабины

МТА с кабиной

МТА без кабины и источник расположен на отражающей поверхности

МТА с кабиной и источник расположен на отражающей поверхности

UTA с кабиной и источник экранируется элементом кон-сг^укции

bpnjmpitf&ttyт&Ы

МТА без кабины, источник расположен на отражающей поверхности и акранируеТся элементом конструкции

МТА о кабиной, источник расположен на отражающей поверхности и экранируется элементом конструкции

На поверхности ограждения Кабины МТА, источник расположен на отражающей поверхности

1 WjygM faSerfiO-icrt) fcrp] t (I21

W Ll<»+ $ CCrV* J 1

- звуковая мощность источника в октавной полосе,Вт;

- коэффициент, учитывающий ближнее поле источника

<7/4M Ч «

- фактор направленности источника в октавной полосе!

- расстояние по прямой линии между акустическим центром источника и расчетной точкой, м;

-коэффициент, учитывающий расположение ограждения кабины по отношению К источнику, ^ = 0,3 боковых, f[> = .0,15 для передней стенки и крыши кабины!

- средний коэффициент звукопоглощения J. -го ограк-дения со стороны источника или снаружи кабины;

где Vi

Ч

Ф f

3/

Х^ - кожхршщонт звукопроводности с учетом всех элементов (отверстий, щелей, проемов и т.д.) / -го участка поверхности £ -го ограждения; Д; - площадь I -го участка £ -го ограждения, ч^; ^ - площадь ^ -го ограждения, м^; Акзвукопоглощение кабины, м , Аи{ 3 оСка!- £,коГ; каГ — средний коэффициент звукопоглощения в кабине; - общая площадь внутренней поверхности кабины, м^; £огр - площадь отражающей поверхности, м^; &стр ~ средний коэффициент звукопоглощения отражающей поверхности; А. - длина звуковой волны, м; 171 = I, 2, 3... количество ограждений кабины; И - I, 2, 3... количество лоточников или элементарных

участков ограждения кабины; ^ - коэффициент, учитывающий экранирующий эффект поверхности;

коэффициент концентрации отражающей акустической системы;

(1тр - расстояние между поверхностями отражателя и ограждения кабины, м; 'иг ~ расстояние между акустическими центрами источника

и отражающей поверхности, м| в - I, 2, 3... р - количество отражающих поверхностей. Полученные формулы (5-12'| показывают, что интенсивность звукового поля на рабочем месте или в кабине формируется в результате энергетического СуммиройайИй энергий различных излучателей. Предложенные акустический схемы расчета позволили математически описать интенсивность звука в расчетной точке с учетом всех воздушных каналов ИЛИ путей распространения (проникновения'1 звуковой энергии. В расчетную точку акустическая энергия попадает (от различных излучателей^ прямым путем, дифракцией звукового поля источников и путем отражения от поверхностей раяличных элементов конструкции■ МТА. При близком расположении источников звука к различным поверхностям, составим частям МТА и кабине звуковая энергия (интенсивность звукового поля"1 на наружных элементах кабины распределяется неравномерно, т.к. они (поверхности составных частей МТА и элементы кабины1* вносят существенные изменения характер распространения и формирования звуко-

вого поля. Происходит отражение от поверхностей, на которых установлен источник, появляются области акустической тени различных экранирующих элементов МТА, Неравномерность распределения звуковой энергии на наружных элементах кабины подтверждена экспериментальными данными, которые хорошо согласуются с данными расчета. Из полученных расчетных выражений видно, что интенсивность в расчетной точке главным образом зависит от значения звуковой мощности источника (излучателя).

Рассмотренные акустические схемы, которые являются типичными для исследуемых машин, и математические выражения, • позволяющие описать процесс формирования звукового поля,убедительно показывают, что звуковое поле на наружных поверхностях ограждений кабины распределяется неравномерно. Все известные способы и формулы расчета эффективности звуковибро-.изолирующих кабин различного назначения не учитывают эту неравномерность при разработке кабин из-за отсутствия критерия равномерности звукового поля и логарифмической природа икал децибелов,

В результате чего, как показывает опыт, при равных значениях звукоизоляции различных ограждений кабины, ее приведенная суммарная эффективность не обеспечивает требуемое снижение шума на рабочем месте или в кабине,

В.связй с этим для создания звукоизолирующей кабины с повышенной эффективностью и соответствующей по значению звукоизолирующих свойотв отдельных ее ограждений энергетическим Характеристикам звукового поля зоны располоиения рабочего места оператора предложено оценивать эффективность звукоизолирующей Кабины хлопкового МТА следующими выражениями:

А> - ь. . . - ^т. гтц

Щ'Щ" 'Ш*1 • (!3

(14)

Ц < (15)

где - уровни звукового давления на наружных

поверхностях ограждений кабины в нормируемых Частотах октавных прлос, дБ;

3и1,311я,...3и^- звукоизоляция ограждений в нормируемых частотах октаВных полос, дВ{

[Lh] - предельно допустимый уровень звукового давлен!»»,дБ; ¿= I, 2, 3... - число ограждений.

Выполнение условий (131, (141 и (15) предложено автором работы в качестве основных критериев акустического проектирования кабины, установленной или устанавливаемой в неравномерном звуковом поле и предназначенной для снижения воздушного шума.

Средняя фактическая звукоизоляция ограждения кабины определена по выражению

m-1Odgl/d[i+№ffn/ßO)i]-}()?04+$/A<a3l (161

где Ш - средняя фактическая звукоизоляция ограждения,дБ; с2 - средний коэффициент звукопоглощения ограждения

со стороны источника; f - среднегеометрическая частота октавной полосы,Гц; ftl - масса единицы площади ограждения, кг/м^; S - площадь ограждения; Дкоу — звукопоглощение кабины, м^.

При заранее известных уровнях звуковых давлений (исходных характеристиках звукового поля) на поверхностях ограждений кабины(научно обоснованным выбором различных параметров ограждений и кабины) по формуле (161, определено рациональное значение (3//), обеспечивающее выполнение условий (13) для всей кабины»

Такая задача была решена на примере хлопководческого трактора с вычислением всех параметров на ЭВМ» При разработке звукоизолирующей кабины, соответствующей условию (13), ее эффективность повышается на 6-7 дБ(Л) без увеличения ее металлоемкости.

В работе показано, Что эффективность виброизоляторов определяется схемой их расположения» величиной статистической осадкой и неравномерностью вибрационного поля. Известные способы расчета виброизоляции кабины хлопковых МТА проводятся без учета вышеприведенных параметров мест установки звуко-виброзащитной кабины. В связи с этим предложены новые условия оценки виброизоляции кабины хлопкового МТА при установке ее на определенное количество виброизоляторов (три, четыре и более!. Предлагаемые условия описываются следующими выражениями :

__ ¿Н.х.хг

у. г Кп.х, у.а

1>Л.ХХ2 _ ¿п,Х,У- г

ви^ххг вМп.х.у,*

(18^

где ~ сила тяжести кабины, приходящаяся на каж-

дый виброизолятор, Н;

К к у 2 - поступательные жесткости виброизолятора кабины по осям X, У, 2 , н/м;

¿У,,,,,уровни виброскорости точки крепления виброизолятора к остову или к раме МТА, дБ; у г - виброизоляция по осям X, У. Л , дБ;

П= I, 2, 3, 4... - число виброизоляторов.

Выполнение условия (17) позволяет равномерно распределять силы тяжести кабины и совмещать центры жесткости виброизоляторов и тяжести кабины МТА. При этом обеспечивается равенство значений всех частот собственных колебаний для всех виброизоляторов.

Виброизоляция виброизолятора определена по формуле

где У - частота возбутзда-схцей виброскорости, Гц; О- - сила тяжести кабины на виброизолятор, И; к - жесткость виброизолятора, н/м.

На основании вышеизложенного была разработана новая схема расположения виброизоляторов кабины хлопкового МТА с учетом неравномерности вибрационного поля места установки и неравномерности силы тяжести по виброизоляторам.

В предложенной схеме впервые использована шеститочечная комбинированная (вертикальная и наклонная) установка виброизоляторов типа АКСС-160М. Она (схема установки) в полной мере обеспечивает выполнение условий (17) и (18). Оценка эффективности предложенной схемы виброизоляции кабины хлопкового МТА показала, что она повышает виброизоляции (ВЮ в среднем на 7-12 дБ в диапазоне частот 20-1000 Гц.

Предложена конструкция остова хлопкового трактора, позволяющая устранить или приводящая к минимуму неравно-1{3

мерность вибрационного поля место установки кабин; остов хлопкового трактора снабжен решетчатым металлическим виброизолятором. Результаты теоретического исследования процессов формирования звукового поля послужили основой для описания математических моделей распространения и прогнозирования воздушного шума на рабочем месте хлопковых МТА. На практике часто требуется решение задач, связанных с описанием математических моделей распространения воздушного шума на конкретных хлопковых МТА, поэтому составлены акустические схемы расчета для всех исследуемых машин. Составленные схемы в масштабе отражают компоновочные схемы физических хлопковых МТА и являются естественным развитием обобщенных акустических схем расчета. При этом учтены конструктивные особенности конкретных МТА, способ их соединения с базовым трактором и характер использования энергетического средства (тяговый или тягово-приводной). В работе приведены акустические расчетные схемы основных хлопковых МТА, составленные автором для математического описания процессов распространения и прогнозирования воздушного шума. Эти схемы для удобства аналитического описания разделены на пять групп по способу соединения МТА с трактором и по характеру использования последнего.

В диссертации приведены основные формулы, математически описывающие процессы распространения воздушного шума на рабочем месте операторов хлопковых МТА. Они в совокупности составляют основу прогнозирования ожидаемого шума в расчетной точке на стадии проектирования или составления МТА из составных частей или источников с известными шумовыми характеристиками и геометрическими параметрами компоновочной схемы и ее элементов.

Анализ полученных формул позволил енявить основные принципы проектирования и составления хлопковых МТА с учетом формирования' шума на рабочем месте или в кабине. Для повышения акустической эффективности конструкции МТА (компоновочной схемы и звуковиброизолирующей кабины) во-первых, источники шума должны устанавливаться на максимальных (технически возможных) расстояниях от рабочего места или кабины; во-вторых, емкости, бункеры, различные составные элементы хлопковых МТА необходимо компоновать в схемо машины таким образом, чтобы они по отношению рабочего места или кабины обеспечивали зкра-

19

нирующий эффект} они должны по мере технической возможности устанавливаться между источником и рабочим местом или кабиной, поверхности этих элементов МТА требуется обработать звукопоглощающими материалами; в-третьих, звукоизоляция ограждений кабины должна соответствовать характеристикам звукового поля источников МТА.

■ Эти технические решения по повышению акустической эффективности разрабатываются и реализовываются на стадии проектирования или составления МТА. В совокупности акустическая эффективность компоновочных-схем хлопковых МТА и звуковибро-изолирующей кабины, как показали расчеты, достигает до 15дБ. Поэтому радикальным направлением по снижению шума на рабочем месте операторов хлопковых МТА, как показали математические модели распространения шума, является ограничение эмиссии, т.е. излучения шума, т.к. эмиссия характеризует непосредственно источник шума. Допустимую эмиссию источников предложено характеризовать введением критерия их виброакустической активности по уровню воздушного шума и по металлоэнергоем-костным параметрам.

Автором предложен в качестве критерия виброакустической активности источника использовать отношение интенсивностей, приведенных к поверхностям источника, и площади учитываемой опорной поверхности. Предложенный критерий в общем виде описывается следующим соотношением

^^^„оо/ои/ви»), (2СЛ

где - звуковая мощность источника, Вт;

£иоа - площадь учитываемой опорной поверхности, м^; Ыпвг - потери механической мощности в источнике, Вт; Ям - площадь поверхности источника, м^.

В работе приведены формулы расчета критерия виброакустической активности основных источников шума (рабочих органов и механизмов1 хлопковых МТА. Определены значения критерия виброакустической активности основных источников. Полученные данные показали, что виброакустическая активность шестеренной передачи очень высокая, т.е. она является "высокопроизводительным" излучателем шума. Это.связано с тем, что все шестеренные передачи уборочного аппарата работают йел емаэ-

ки и открыты. Уборочный аппарат также является виброакусти-чески активным узлом хлопкового МТА. Полученные критерии хорошо согласуются с данными шумовых характеристик оснорчых источников. Основные источники имеют высокие значения критерия виброакустической активности.

Определение значения источников на частотах октав-ных полос показали, что на частотах 63-250 Гц оно на 10"^ (и более! меньше. Это^объясняется основными законами теории излучения акустики.

Предложенный критерий виброакустической активности источника шума на стадии проектирования или составления хлопковых МТА позволяет оценить основные составные части последних как излучателя акустической энергии. Он раскрывает связанность звуковой мощности источника с потерей механической мощности в данном источнике, устанавливает виброакустическую активность источников по отношению рабочего места операторов.

Теоретические исследования по созданию динамико-вибро-акустических моделей основных источников вибрации и шума МТА и изучение причин повышенной виброакустической активности источников шума проведены на примере основных источников: привода рабочих органов уборочного аппарата, процесса взаимодействия щеточных планок съемника со шпинделями, привода шпинделей. Результаты исследования приведены в работе. Они позволили установить причины повышенной виброакустической активности источников и разработать технические решения по снижению шума в источнике его возникновения.

4. метода И СРЕДСТВА ЭКСПЕММЕНТАЛЬННХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Для проведения измерений и расчета шумовых характеристик хлопковых МТА, их составных частей, отдельных агрегатов и механизмов использованы нормативно-технические документы, регламентирующие и устанавливающие единую методику измерений виброшумовых характеристик машин.

Разработаны схемы измерения шумовых характеристик основных источников и звуковых полей хлопковых МТА, Составлена методика проведения измерений и выбран наиболее точный и естественный метод поэлементного исследования.

Разработаны и изготовлены установки, позволяющие выя-: вить основные источники шума хлопковых МТА,и провести экспериментальные исследования по определению причин повышенной виброакустической активности источников шума.

Предложен и реализован высокомобильный и универсальный способ измерений структурной и воздушной составляющей шума в кабине всех типов хлопковых МТЛ без разрушения механической связи между источником шума и кабиной.

Статистический анализ результатов экспериментальных исследований выполнен с использованием математических методов обработки случайных величин.

' 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАНАЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ ВИБРАЦИИ И ЕУМА ОСНОВНЫХ ИСТОЧНИКОВ. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ СНИЖЕНИЯ ШУМА И ВИБРАЦИИ ХЛОПКОВЫХ МТА

В процессе исследований получен широкий спектр экспериментальных данных, которые использованы в качестве исходных при обосновании комплекса даумозацитннх средств по снижению шума хлопковых МТА на пути распространения и в источнике его возникновения. Проведены экспериментальная проверка ранее полученных теоретических результатов и оценка эффективности предложенных технических решений по снижению шума источников и уровня шума на рабочем месте операторов хлопковых МТА.

Установлено, что уровень шума на рабочем месте хлопковых МТА и в кабине базовых тракторов в октавных полосах 250-8000 Гц полностью определяется уровнем воздушной составляющей шума.

Определены каналы распространения звуковой вибрации от основных источников трактора; остов базов ого трактора хлопковых МТА является главным проводником звуковой вибрации, в процессе распространения качественный состав спектра вибрации изменяется.

Эксперименты подтвердили, что звукоизолирующая способность ограждений кабины хлопководческого трактора неравнозначна: наименьшей звукоизолирующей способностью обладает пол (эффективность которой лежит в пределах 15-23 д^); звуковое поле вокруг кабины хлопководческого трактора неравномерно, наиболее нагружены акустической энергией переднее стекло и пол кабины. Применимость разработанных математических моделей распространения и прогнозирования воздушного шума хлопковых МТА подтверждена экспериментально.

Экспериментально подтверждена эффективность применения ряда .технических решений по снижению шума в источнике его 22

возникновения; полученные результаты хорошо согласуются с результатами теоретических исследований.

Установлено, что выбор акустически оптимальной компоновки МТА и базового трактора, разработка шумоэящитного комплекса на стадии проектирования или составления МТА с учетом характеристик вибрационного и шумового полей места установки кабины позволяет значительно снизить уровень шума на рабочем месте операторов; разработаны капоты для снижения шума уборочных аппаратов и двигателя базового трактора на 3. г,. Л к калиной 4 дВчА>; увеличение расстояния между двигател5м*в 2 раза и

его полная виброизоляция от остова трактора дает снижение шума в кабине на 7 дВСА^; целенаправленное формирование звукового поля места установки кабины снижением шума основных источников (двигателя, трансмиссии! на пути распространения и разработка кабины с учетом неравномерности виброгау-монагрученности ее основных элементов обеспечивают высокую эффективность по снижению шума; эффективность комплекса шу-мозащитных средств по снижению шума основных источников на пути распространения составила 8 дЗ(А).

Разработана и реализована рациональная схема крепления кабины к остову трактора с комбинированной (вертикальной и наклонной 1 установкой виброиэоляторов на шести точках о равномерным распределением силы тялести кабины по опорам и характеристик вибрационного поля места крепления опорных кронштейнов; эффективность виброизоляции кабины составила 8-13 дБ; полученные данные подтвердили Достоверность сформулированных условий расчета шумовиброзащитной кабины с »четом неравномерности распределения ее суммарной силы тяжести по опорам и уровней виброскорости точек крепления.

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛОЖЕННЫХ

РЕШЕНИЯ

На основании проведенных исследований установлены основные принципы создания шумобезопасных технологических процессов и хлопковых МТА; разработанные и внедренные технические решения защищены 8 авторскими свидетельствами. Виброакусти-чоски<? характеристики рабочих мест операторов опытных хлопковых МТА соответствуют предельно допустимым уровням кривой ПС-75. Шумон,чгру*енность технологических операций снизилась на 10-20 дЕ(А1 Грис.2\

Практические результаты работы приняты к внедрению ПО

23

1 I !пс-оо_ ! ~Г ---

6 _ _

- 4 ь. - 7 в | 9 ,10 71

месяцы

Рис.2.Шуыовые характеристики технологических операций (а) и хлопковых ИГА (о,в): 1,2 -серийные и опытные мТА.

"Ташкентский тракторный завод", Ташкентским заводом "Таш-сельмаш" и ГСКБ по машинам для хлопководства (Ташкент1 и на новых хлопковых МТА и базовых тракторах достигнуто снижение путла до 7Э дБ(А\

Внедрение 1чумобезопасных хлопковых МТА, разработанных на основании настоящего исследования дает экономический эффект около 1,2 млн.руб., а ожидаемый экономический эффект ог технических решений, принятых для внедрения, составляет 12,6 млн.руб. в год. Социальная эффективность разработанных средств шумозащиты составила около 67/5. Проведенный расчет утвержден заводом-изготовителем базовых тракторов хлопковых МТА.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Анализ состояния проблемы показал, что технологии производства хлопка-сырца относятся к шумонагруженным о уровнями звука до 107 дВ(А) в течение всего календарного срока от посева до уборки хлопка-сырца, при этом шум создается хлопковыми МТА и энергетическими средствами МТА} чрезмерная шу-монагруженность рабочих мсет хлопковых машин отрицательно влияет на здоровье операторов, смещение порога слышимости последних со стажем работы более 10 лет составляет 20-25 дБ(А).

Исследование в области борьбы с шумом хлопковых МТА посвящены анализу снижения шума энергетических средств МТА и не охватывают шумовых характеристик и методов снижения шума навесных, иалунавесных, вмонтированных и прицепных хлопковых МТА с активными рабочими органами} системы шумозащиты энергетических средств, разработанные на основе общих принципов технической акустики, не обеспечивают решения проблемы улучшения условий и охраны труда путем снижения шума хлопковых МТА} результаты проведенных исследований не Позволяют составить полной и ясной картины шумонагруненности рабочих мест хлопковых МТА, не дают общего представления об акустических характеристиках различных источников акустической энергии и причинах их повышенной шброакусткческой активности.

2. Установлено, что уровень звука основных механизированных операций (посей, культивация, химическая защита растений, уборка хлопка-сырца, очистка полей) достигает до 87-103 дБ; . превышение предельно допустимого уровня составляет 7-23 дБ;

25

источники шумов - мобильные ИГА.. Шумы ИГА постоянные и широкополосные, акустическая энергия сосредоточена в диапазоне частот 250-4000 Гц; шумовые характеристики идентичных хлопковых МТА имеют разброс; определены числовые характеристики случайных величин: разброс составляет 3-22 дБ и зависит от частоты; величины шумовых характеристик распределены по нормальному закону; проведен статистический анализ шумовых характеристик всех хлопковых МТА и получен необходимый объем выборки исследуемых машин для определения шумовых .характеристик рабочих мест операторов и источников с заданной доверительной вероятностью; шумовые характеристики базовых тракторов хлопковых МТА существенно изменяются в зависимости от режима работы; при полной загрузке уровень звука увеличивается на 2 дБ(А); удвоение частоты вращения двигателя приводит к росту шума на 11-12 дБ(А); изменения скорости движения от 1,06 м/с (на второй передаче) до 2,22 м/с (на пятой передаче) повышает уровень звука на 7 дБ(А); уровни звукового давления увеличиваются в диапазонах частот 2508000 Гц и на основных частотах механических систем (частота вращения двигателя, зубцовые частоты трансмиссии); увеличение производительности на I га/ч приводит к повышению уровня звука на рабочем месте на 5 дБ(А); комбинирование технологической схемы ИГА с активными рабочими органами увеличивает уровень звука на 2-4 дБ(А).

3. Основными источниками шума на хлопковых МТА являются базовые тракторы (Двигатель, трансмиссии и выхлоп двигателя) и активные рабочие органы, составные части МТА (уборочные аппараты, редукторы, приводные механизмы) и рабочие (технологические) процессы исследуемых машин; уровни звуковых мощностей источников хлопковых МТА превосходятилиравны уровням звуковых мощностей источников базовых тракторов; все источники шума являются направленными излучателями, показатели направленности которых зависят от частоты; звуковые поля хлопковых МТА и их базовых тракторов определяются компоновочной схемой последних; различные элементы конструк- . ции (кабины, диски ведущих колес, резервуары, бункера, кожухи, ограждения и т.д.), размеры которых соизмеримы с размерами звуковых волн излучателей и самих излучателей,существенно влияют на характер звукового поля на рабочем месте и вокруг источников; интенсивность звуковых полей хлопковых 26

МТА неравномерна; навесная или вмонтированная машина с ее составными частями изменяет характер звукового поля базового трактора; эффективность шумовиброзащиты должна формироваться с учетом статистических параметров акустических сиг-палов источников, влияния технико- эксплуатационных показателей и срока службы МТА; введены критерии малошумности прицепных, навесных, полунавесных, вмонтированных состав-lux частей, рабочих органов и механизмов хлопковых МТА,

4. Разработана обобщенная блочная акустическая модель формирования звуковых полей хлопковых МТА, основанная на главных положениях статистической и геометрической теории акустики, а также на принципе энергетического суммирования акустических энергий источников, проникающих в расчетную точку через различные каналы и пути; установлены границы выполнимости расчетов звуковых полей хлопковых МТА: в диапазоне 30-250 Гц в расчеты звуковых полей источников по компоновочным схемам реальных хлопковых МТА необходимо ввести поправки, определяемые экспериментальным путем; предложена формула для расчета граничной частоты диффузного поля о учетом всех видов волн и геометрических размеров объема и формы. Граничные частоты квазидиффузного поля капотов и кабины хлопковых машин находятся в диапазоне октавных полос 125 и 250 Гц; выполнимость и точность расчета звуковых полей имеют границы, определяемые целым рядом конструктивных и акустических характеристик исследуемых машин; составлены акустические схемы расчета звуковых полей хлопковых МТА, которые являются новым классом мобильных машин в области борьбы о щупом в машиностроении, они Позволяют оценить На стадии проектирования или компоновки МТА взаимодействие акустических полей различных источников с телами конечных размеров и эффективность систем шумозащиты и определить требуемое снижение 3!у?ла в источнике возникновения; разработаны математические модели наиболее характерных и общих Для всех типов исследуемых машин акустических схем расчета звуковых полей излучателей в расчетной точке.

5. Теоретически показано, что интенсивность звукового поля в расчетной точке МТА формируется в результате энергетического суммирования акустических энергий, попадающих от различных излучателей прямым путем, дифракцией звуковых волн и отражением от поверхностей элементов конструкции МТА; близ-

27

кое расположение источников звука к различным поверхностям, составным частям МТА и кабине порождает неравномерность звукового поля на рабочем месте или в расчетной точке; интенсивность звукового поля в расчетной точке главным образом зависит от величины звуковой мощности источника; характер затухания или усиления звука обусловлен компоновочной схемой исследуемой машины; сформулированы основные условия расчета шумовиброзащитной кабины хлопковых МТА с учетом неравномерности звукового и вибрационного полей, позволяющие оценивать эффективность звукоизоляции кабины.

6, Выполнено теоретическое исследование процессов распространения воздушного шума хлопковых МТА; составлены акустические схемы расчета и прогнозирования воздушного шума с учетом способа соединения МТА с трактором и характера исполь-вования последнего; разработаны математические модели распространения воздушного шума на исследуемых МТА; они в совокупности составляют основу прогнозирования ожидаемого шума

г расчетной точке на стадии проектирования или составления МТА из составных частей или излучателей с известными характеристиками и геометрическими параметрами компоновочной схемы и ее элементов; расчетные формулы учитывают влияние отражающих и экранирующих элементов машин и позволяют выявить основные принципы проектирования и составления хлопковых машин с учетом формирования шума на рабочем месте или в кабине; установлено, что эффективность компоновочных схем исследуемых машин А звукоизолирующей кабины достигает до 15дБ.

7, Предложен критерий виброакустической активности источника шума, позволяющий на стадии проектирования или компоновки хлопкового МТА оценить основные составные части машин как излучателя акустической энергии. Установлены виброакустическая активность основных источников по отношению к рабочему месту и связанность звуковой мощности источника с потерей механической мощности в нем; разработаны формулы расчета площади Поверхностей и определены значения критерия виброакустической активности основных источников шума исследуемых машин. - •

8, Разработаны динамико-виброакустические модели основных источников шума хлопковых МТА, позволяющие изучить причины повышенной виброакустической активности последних; выявлены наиболее виброактивные частотные полосы рабочих органа

нов хлопковых машин. Установлена зависимость виброакустической активности деталей, составных частей и рабочих органов исследуемых машин от динамических параметров последних; теоретически обоснованы динамические параметры основных деталей, позволяющие снизить виброакустическую активность ос-новых источников шума хлопковых машин в источнике его возникновения; на основе анализа результатов теоретических исследований предложен ряд технических решений по сЛгкению шума.

9. Установлено, что уровень шума на рабочем месте хлопковых ОТЛ и в кабине базовых тракторов в октавных полосах 250-0000 Гц полностью определяется уровнем воздушной составляющей шума; подтверждена правомерность выполнения расчетов звуковых полей и разработки математических моделей распространения пума на хлопковых МТА бея учета структурной составляющей шума в кабине; определены каналы распространения звуковой вибрации от основных источников трактора; остов базового трактора хлопковых МТА является главным проводником звуковой вибрации, в процессе распространения качественный состав спектра вибрации изменяется; максимальный уровень виброскорости остова 110—120 дБ на частоте 63 Гц - второй гармонике частоты вращения двигателя; пол кабины имеет повышенную вибровозбудимость в диапазоне частот 63-500 Гц; эффективность виброизоляторов кабины но высока и неравнозначна; уровни виброскорости точек крепления кабины имеют существенную разность; виброизоляция кабины трактора хлопкового МТА проведена без учета неравномерности характера вибрационного поля и распределения силы тяжести по опорам; звукоизолирующая способность ограждений кабины хлопководческого трактора неравнозначна: наименьшей звукоизолирующей способностью обладает пол (эффективность которой лежит в пределах 15-23 дГ}; звуковое поле вокруг кабины хлопководческого трактора неравномерно, наиболее нагружены акустической энергией переднее стекло и пол кабины; основная доля звуковой энергии проникает в кабину непосредственно через пол; применимость разработанных математических моделей распространения и прогнозирования воздушного шума хлопковых KTА подтверждена экспериментально{'улучшение звукоизолирующих свойств кабины хлопководческого трактора с серийной компоновкой узлов можно достичь повышением звук изолирующей

29

способности ее пола на 6-7 дБ и снижением шумонагруженности переднего стекла.

10. Уровень шума зубчатого привода уборочного аппарата в значительной степени зависит от частоты вращения валов барабанов; установлено, что привод съемников является наиболее виброакустическй активным звеном зубчатого привода рабочего аппарата, причина которого связана с резонансным режимом их.работы; главная причина возникновения повышенного уровня шума шпиндельного барабана является его конструктивная особенность: наличие тонкостенного пустотелого гофрированного барабана и повышенная жесткость колодки обратного вращения шпинделей; неравномерность распределения динамической нагрузки по длине каркаса колодки; получены эмпирическая зависимость, характеризующая влияние окружной скорооти шпинделей на общий уровень шума шпиндельного барабана и уравнение регрессии критериев оптимизации распределения нагрузок в зоне работы колодки; уровень шума процесса взаимодействия съемного и шпиндельного барабанов зависит от величины заглубления волос щеточной планки съемника во впадины зубьев шпинделя, от скорости соударения их элементов и от конструкции геометрии шпинделя; получена эмпирическая зависимость, характеризующая влияние окружной скорости элементов барабанов и заглубления волос щеточной планки во впадины зубьев шпинделя на общий уровень шума; кожухи, ограждения, трубопроводы приемных камер, щитки аппаратов являются биброакустически активными элементами уборочного аппарата и играют существенную роль в формировании суммарного уровня шума последнего; способ крепления, ребра жеоткости в значительной отепени влияют На уровни виброскорости | основная энергия вибрации деталей аппарата сосредо-точаНа в диапазоне частот 50-350 Гц, которая совпадает с диапазоном эубцовой частоты шестеренных передач.

11. Экспериментально подтверждена эффективность применения упруговязких опор в подшипниковых узлах уборочного аппарата по снижению уровня шума зубчатого привода последнего; полученные результаты хорошо согласуются с результатами теоретических исследований. Предложена конструкция шпиндельного барабана, которая обеспечивает высокую эффективность по снижению уровня шума последнего и показано, что снижение динамических ударных нагрузок в приводе шпинделей

30

также способствует.снижению уровня шума шпиндельного барабана; предложенный шпиндель обеспечивает высокую эффективность (17 дБ) по снижении шума процесса взаимодействия барабанов и не уступает по уровню агротехнических показателей серийному шпинделю; выбрано высокоэффективное вибропоглощаюцев покрытие для снижения вибрации и шума кожухов и ограждений на 5-7 дБ.

12. Установлено, что выбор акустически оптимальной компоновки МТА и базового трактора, разработка шумозгщитного комплекса на стадии проектирования или составления Шк с учетом характеристик вибрационного и шумового полей места установки кабины позволяет значительно снизить уровень шума на рабочем месте операторов; эффективность комплекса шумо-защитных средств по снижению шума основных источников на пути распространения составила 8 дБ(А)} разработаны капоты для снижения шума уборочных аппаратов и двигателя базового трактора на 3-4 дБ(А); увеличение расстояния между двигателем в 2 раза и его полная виброизоляция от остова трактора дает снижение шума в кабине на 7 дБ(А); разработана и реализована рациональная схема крепления кабины к остову трактора о комбинированной (вертикальной и наклонной) установкой виброизоляторов на шести точках с равномерным распределением силы тяжести кабины по опорам и характеристик вибрационного поля места крепления опорных кронштейнов; эффективность виброизоляции кабины составила 8-13 дБ; полученные данные подтвердили достоверность сформулированных условий расчета шумовиброэаящтной кабины,

^ 13. На основании проведенных исследований установлены основные принципы создания шумобезопасных технологических процессов и хлопковых МТА| разработаны научно обоснованные технические решения» возволяющие снизить уровень звука на рабочем месте операторов (в кабине) до 78-79 дБ(А); шумонаг-руженность технологических операций снизилась на 10-20 дВ(А); практические результаты приняты к внедрении ПО •Ташкентский тракторный завод", Ташкентским заводом ^Ташсельмаш" и ГСКВ по машинам для хлопководства (Ташкент){ экономический эффект технических мероприятий, принятых к внедрению, составляет около 1,2 млн.руб.

По материалам диссертации опублковано 54 работы, в которых достаточно полно отражено ее содержание. Основными из

31

них являются:

1. Сулайманов С. Исследование шума хлопкоуборочной машины I7XB-I,8Б //В сб.Материалы респ.школы семинара молодых ученых и специалистов по проблемам повышения эффективности с.-.х.производства

(механизация). - Ташкент, 1979. - C.I53-I6I.

2. Сулайманов С. Результаты исследования шума шпиндельных барабанов хлопкоуборочных машин //Тр.ТИИИМСХ. Эксплуатация и ремонт МТП. - Ташкент, i960. - Вып.117. - С.69-70.

3. А.с.913936 СССР, МЮГ' A0I Д46/16. Шпиндель хлопкоуборочного аппарата /Сулайманов С., Ландсман М.И. (СССР). -4 с., ил.

4. Сулайманов С., Ландсман М.И.а Шарипов 3. Шумовые характеристики рабочих аппаратов хлопкоуборочных машин //Тр. ТИШМСХ. Повышение эффективности использования техники в зоне хлопководства. - Ташкент, 1903. - С.46-50.

5. A.c. III83I3 СССР, МКИ А01Д46/16. Привод шпинделей хлопкоуборочного барабана /Сулайманов С., Лебедев О.В., Ландсман М.И. (СССР). - 3 е., ил.

6. A.c. II72810 СССР МКИ В62 ДЗЗ/06. Кабина транспортного средства /Л.П.Барастов, С.Сулайманов, З.Шарипов (СССР) -2 с., ил.

7. Барастов Л.П., Шарипов 3., Сулайманов С. Исследование суммарного уровня шума в кабине хлопководческого трактора //Механизация хлопководства. - 1985. - № 2.

8. Шарипов 3.,' Сулайманов С. О путях распространения шума хлопководческих тракторов и методах его снижения //Всес. гауч.-техн.семинар "Акустическая изоляция помещений и оборудования в промышленности и на транспорте: Тез.докл. - Ленинград, 1985. - С.40-47.

9. Сулайманов С., Болтабаев X. Статистическая оценка шумовых характеристик хлопкоуборочных машин и их основных агрегатов //Механизация хлопководства. - 1985. - № 5.

10. Сулайманов С., Болтабаев X. Статистический аналих шумовых характеристик уборочных аппаратов хлопкоуборочных машин //Механизация хлопководства. - 1986. - Ii 6.

11. Сулайманов С. Исследование технологического шума в уборочном аппарате /^механизация хлопководства. - 1986. -К 10. - С.17-20.

,12. Сулайманов С., Шарипов 3., Болтабаев X. Установка длч

выявления источников шума и вибрации хлопководческих машин //Механизация хлопководства. - 1986. - № II. - С.17-22.

13. Лебедев О.В., Ландсман М.И., Мансуров У.Х. Сулайма-нов С. Рекомендации по разработке привода шпинделей перспективных хлопкоуборочных машин. - Ташкент, 1987, - 16 с,

14. Разработка научно обоснованных технических мероприятий по снижении уровня шума хлопководческого трактора; Отчет о НИР (заключительный) /ТИВДМСХ - Г.Р. № 01870032039; Инв. 02880028489 - Ташкент, 1968. - К с.

15. Сулайманов С. Влияние технико-эксплуатационных показателей хлопкоуборочных машин на уровень звука-на их рабочих местах // В сб. Проблемы охраны труда работников АПК в условиях хозрасчета и пути их решения. Тр.ЛСХИ. - 1989. -

С.19-22.

16. Гильманов У.Г., Сулайманов С. Обоснования параметров колодки обратного вращения шпинделей с упругим каркасом. - Ташкент, 1989. - 12 с. - Деп. в УзНИИНТИ 23.06,89, № Ю39-Уз89.

17. Сулайманов С, Снижение шума хлопкоуборочных машин //Тракторы и сельхозмашины - 1990, - № I. - С.40-41.

18. Сулайманов С. Снижение технологического шума в хлопкоуборочных машинах //Тракторы и сельхозмашины - 1990. - »11. - С.33-34.

19. Сулайманов С. Шумонагруженность технологий производства хлопка-сырца, шумовые характеристики рабочих мест операторов хлопковых МТА и социальный аспект борьбы с шумом в хлопководстве // В сб.: Цути обеспечения безопасности технологий и средств механизации в сельском хозяйстве. Тр.ЛСХИ. - 1990. - С.43-51.

20. Сулайманов С. Цути создания малошумных хлопкоуборочных машин //Тракторы и сельхозмашины. - 1991. - № 2. -

С.25-27.

21. А.с.1671919 СССР МКИ Р01N 7/10, 1/20. Выпускной коллектор двигателя внутреннего сгорания /С.Сулайманов, Шкрабак В.С. (СССР'1 - 4 е., ил.